DE112010005820T5

DE112010005820T5 - Elektrisch heizender Katalysator

Info

Publication number: DE112010005820T5
Application number: DE112010005820T
Authority: DE
Inventors: Naoya Takagi; Mamoru Yoshioka; Noriaki Kumagai
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2013-06-13
Anticipated expiration: 2030-08-24
Also published as: US20130200060A1; US9131535B2; CN103079679A; CN103079679B; JPWO2012025982A1; DE112010005820B4; JP5263456B2; WO2012025982A1

Abstract

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Abnahme des Isolationswiderstands zwischen einer Elektrode und einem Gehäuse zu verhindern, die von einem kondensierten Wasser in einem elektrisch heizenden Katalysator (EHC) herrührt. Ein EHC 1 gemäß der vorliegenden Erfindung hat ein Wärme erzeugendes Element 3, das Wärme durch Aufbringen von elektrischem Strom erzeugt und das einen Katalysator heizt, ein Gehäuse 4, das das Wärme erzeugende Element aufnimmt, und ein isolierendes Bauteil 5, das zwischen dem Wärme erzeugenden Bauteil 3 und dem Gehäuse 4 vorgesehen ist und das eine Isolierung gegen den elektrischen Strom bereitstellt. Eine Elektrodenkammer 9 in dem Gehäuse 4 des EHC 1, die ein Raum ist, der um eine Elektrode 7 herum ausgebildet ist, die an dem Wärme erzeugenden Element 3 angeschlossen ist, ist durch ein okkludierendes Bauteil 10 okkludiert, das eine Luftdichtigkeit hat, die höher als jene des Wärme erzeugenden Elements 3 und des isolierenden Elements 5 ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrisch heizenden Katalysator, der für einen Abgasdurchlass einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es wurde ein herkömmlicher elektrisch heizender Katalysator (der im Weiteren als „EHC” bezeichnet ist), bei dem ein Katalysator durch ein Wärme erzeugendes Element, das die Wärme durch Anlegen des elektrischen Stroms erzeugt, geheizt wird, als ein Abgasreinigungskatalysator entwickelt, der für einen Abgasdurchlass einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist.
In einem EHC ist ein isolierendes Bauteil, das eine Isolierung gegen den elektrischen Strom bereitstellt, zwischen dem Wärme erzeugenden Element, das die Wärme durch Anlegen des elektrischen Stroms erzeugt, und einem Gehäuse vorgesehen, welches das Wärme erzeugende Element aufnimmt. Beispielsweise offenbart Patentdruckschrift 1 eine solche Technologie für einen EHC, gemäß der eine aus einem Isolator oder einem isolierenden Material bestehende Matte zwischen einem Träger, der die Wärme durch Anlegen des elektrischen Stroms erzeugt, und einem den Träger aufnehmenden Gehäuse vorgesehen ist. Das Bereitstellen des isolierenden Bauteils in der vorstehend beschriebenen Art macht es möglich, das Ausbilden jeglichen Kurzschlusses zwischen dem Wärme erzeugenden Element und dem Gehäuse zu unterdrücken.
DRUCKSCHRIFTLICHER STAND DER TECHNIK
Patentdruckschrift:

Patentdruckschrift 1: JP05-269387A .

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Eine Elektrodenkammer, die ein Raum ist, der einer Elektrode ermöglicht, diesen derart zu passieren, dass die Elektrode an dem Wärme erzeugenden Element angeschlossen ist, ist in dem Gehäuse für das Wärme erzeugende Element des EHC ausgebildet. Die Elektrodenkammer ist so ausgebildet, dass sie von dem isolierenden Bauteil und dem Wärme erzeugenden Element umgeben ist.
Das ein Abgasrohr durchströmende Abgas dringt in das isolierende Bauteil und das Wärme erzeugende Element ein. Das Abgas, das das isolierende Bauteil und die Außenumfangswand des Wärme erzeugenden Elements durchdringt hat, dringt in das Innere der wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Elektrodenkammer ein. In dem Abgas ist Feuchtigkeit enthalten. Wenn das Abgas in das Innere der Elektrodenkammer eindringt, tritt daher in einigen Fällen wegen der Kondensation der in dem Abgas enthaltenen Feuchtigkeit kondensiertes Wasser in der Elektrodenkammer auf.
Ferner tritt kondensiertes Wasser zudem wegen der Kondensation der in dem Abgas enthaltenen Feuchtigkeit an der Wandfläche des Abgasrohrs in einigen Fällen zudem in dem Abgasrohr auf. Wenn das kondensierte Wasser in dem Abgasrohr auftritt, dann strömt das kondensierte Wasser dadurch, dass es durch das Abgas gedrückt wird, entlang der Innenwandfläche des Abgasrohrs. Wenn das kondensierte Wasser an dem EHC ankommt, dann dringt das kondensierte Wasser in das isolierende Bauteil und das Wärme erzeugende Element ein. Wenn das kondensierte Wasser in das isolierende Bauteil und das Wärme erzeugende Element eindringt, dann dringt das kondensierte Wasser (oder der durch Verdampfen des kondensierten Wassers erzeugte Dampf), das (der) dieses durchdringt hat, in einigen Fällen in das Innere der Elektrodenkammer ein.
Falls das kondensierte Wasser in der Elektrodenkammer vorhanden ist, ist zu befürchten, dass durch das kondensierte Wasser zwischen der Elektrode und dem Gehäuse ein Kurzschluss ausgebildet werden kann. Falls ferner der Dampf durch Verdampfen des kondensierten Wassers erzeugt wird und dadurch die Feuchtigkeit in der Elektrodenkammer erhöht wird, ist ferner zu befürchten, dass der Isolierungswiderstand zwischen der Elektrode und dem Gehäuse stark abgesenkt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung des zuvor erwähnten Problems durchgeführt und es ist ihre Aufgabe, die Absenkung des Isolierungswiderstands zwischen einer Elektrode und einem Gehäuse, die von kondensiertem Wasser in dem EHC herrührt, zu unterdrücken.
Mittel zum Lösen der Aufgabe:
In der vorliegenden Erfindung ist eine Elektrodenkammer, die ein Raum ist, der um eine an ein Wärme erzeugendes Element anzuschließende Elektrode herum ausgebildet ist, durch ein äußerst luftdichtes, isolierendes Bauteil (Material) okkludiert (geschlossen oder blockiert), welches eine Luftdichtigkeit aufweist, die höher als jene des Wärme erzeugenden Elements und eines isolierenden Bauteils ist.
Genauer gesagt hat ein EHC gemäß einer ersten Erfindung Folgendes:
ein Wärme erzeugendes Element, das Wärme durch Anlegen von Elektrizität erzeugt und das durch Erzeugen der Wärme einen Katalysator heizt;
ein Gehäuse, das das Wärme erzeugende Element aufnimmt;
ein isolierendes Bauteil, das zwischen dem Wärme erzeugenden Element und dem das Wärme erzeugende Element stützenden Gehäuse vorgesehen ist und das eine Isolierung gegen den elektrischen Strom bereitstellt;
eine Elektrode, die an dem Wärme erzeugenden Element angeschlossen ist, während sie eine Elektrodenkammer durchdringt, und die den elektrischen Strom zu dem Wärme erzeugenden Element zuführt, wobei die Elektrodenkammer ein Raum ist, der zwischen einer Innenwandfläche des Gehäuses und einer Außenumfangsfläche des Wärme erzeugenden Elements positioniert ist, und wobei die Elektrodenkammer eine Seitenwandfläche hat, die durch das isolierende Bauteil ausgebildet ist; und
ein okkludierendes Bauteil, das aus einem solchen äußerst luftdichten, isolierenden Material ausgebildet ist, dass das äußerst luftdichte, isolierende Material eine Luftdichtigkeit aufweist, die höher als jene des Wärme erzeugenden Elements und des isolierenden Bauteils ist, und wobei das äußerst luftdichte, isolierende Material eine Isolierung gegen den elektrischen Strom bereitstellt und einen Abschnitt der Außenumfangsfläche des Wärme erzeugenden Elements zum Ausbilden einer Wandfläche der Elektrodenkammer und einen Abschnitt des isolierenden Bauteils zum Ausbilden der Seitenwandfläche der Elektrodenkammer bedeckt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Elektrodenkammer durch das okkludierende Bauteil mit der hohen Luftdichtigkeit okkludiert (geschlossen oder blockiert). Dementsprechend ist es möglich, zu verhindern, dass das Abgas und das kondensierte Wasser, denen ermöglicht wurde, das isolierende Bauteil oder das Wärme erzeugende Element zu durchdringen, in das Innere der Elektrodenkammer einzudringen. Daher kann die Abnahme des Isolationswiderstands zwischen der Elektrode und dem Gehäuse verhindert werden, die anderenfalls durch das kondensierte Wasser verursacht würde.
Ferner hat ein EHC gemäß einer zweiten Erfindung Folgendes:
ein Wärme erzeugendes Element, das Wärme durch Anlegen von elektrischem Strom erzeugt und das einen Katalysator durch Erzeugen der Wärme heizt;
ein Gehäuse, das das Wärme erzeugende Element aufnimmt;
ein isolierendes Bauteil, das zwischen dem Wärme erzeugenden Element und dem das Wärme erzeugende Element stützenden Gehäuse vorgesehen ist und das eine Isolierung gegen den elektrischen Strom bereitstellt;
eine Elektrode, die an dem Wärme erzeugenden Element angeschlossen ist, während sie eine Elektrodenkammer durchdringt, und die den elektrischen Strom zu dem Wärme erzeugenden Element zuführt, wobei die Elektrodenkammer ein Raum ist, der zwischen einer Innenwandfläche des Gehäuses und einer Außenumfangsfläche des Wärme erzeugenden Elements positioniert ist, und wobei die Elektrodenkammer eine durch das isolierende Bauteil ausgebildete Seitenwandfläche hat; und
ein okkludierendes Bauteil, das aus einem solchen äußerst luftdichten, isolierenden Material ausgebildet ist, dass das äußerst luftdichte, isolierende Material eine Luftdichtigkeit hat, die höher als jene des Wärme erzeugenden Elements und des isolierenden Bauteils ist, und wobei das äußerst luftdichte, isolierende Material eine Isolierung gegen den elektrischen Strom bereitstellt und die Elektrodenkammer damit gefüllt ist.
Ferner hat ein EHC gemäß einer dritten Erfindung Folgendes:
ein Wärme erzeugendes Element, das Wärme durch Anlegen von elektrischem Strom erzeugt, und das einen Katalysator durch Erzeugen der Wärme heizt;
ein Gehäuse, das das Wärme erzeugende Element aufnimmt;
ein isolierendes Bauteil, das zwischen dem Wärme erzeugenden Element und dem das Wärme erzeugende Element stützenden Gehäuse vorgesehen ist und das eine Isolierung gegen den elektrischen Strom bereitstellt;
eine Elektrode, die an dem Wärme erzeugenden Element angeschlossen ist, während sie eine Elektrodenkammer durchdringt, und die den elektrischen Strom zu dem Wärme erzeugenden Element zuführt, wobei die Elektrodenkammer ein Raum ist, der zwischen einer Innenwandfläche des Gehäuses und einer Außenumfangsfläche des Wärme erzeugenden Elements positioniert ist, und wobei die Elektrodenkammer eine Seitenwandfläche hat, die durch das isolierende Bauteil ausgebildet ist; und
ein okkludierendes Bauteil, das aus einem solchen äußerst luftdichten, isolierenden Material ausgebildet ist, dass das äußerst luftdichte, isolierende Material eine Luftdichtigkeit hat, die höher als jene des Wärme erzeugenden Elements und des isolierenden Bauteils ist, und wobei das äußerst luftdichte, isolierende Material eine Isolierung gegen elektrischen Strom bereitstellt und die Außenumfangsfläche des Wärme erzeugenden Elements und Endflächen des isolierenden Bauteils, die an einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite angeordnet sind, abdeckt.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Erfindungen können das Abgas und das kondensierte Wasser, denen ermöglicht wurde, das isolierende Bauteil oder das Wärme erzeugende Element zu durchdringen, ebenso in der gleichen Art wie bei der ersten Erfindung daran gehindert werden, in das Innere der Elektrodenkammer einzudringen.
Bei dem EHC gemäß der ersten oder zweiten Erfindung ist es ferner vorzuziehen, dass das okkludierende Bauteil als ein erstes okkludierendes Bauteil vorgesehen ist und dass der EHC gemäß der ersten oder der zweiten Erfindung zudem ein zweites okkludierendes Bauteil aufweist. Bei diesem Aufbau ist das zweite okkludierende Bauteil aus einem solchen äußerst luftdichten, isolierenden Material ausgebildet, dass das äußerst luftdichte, isolierende Material eine Luftdichtigkeit aufweist, die höher als jene des Wärme erzeugenden Elements und des isolierenden Bauteils ist, und dass das äußerst luftdichte, isolierende Material eine Isolierung gegen elektrischen Strom bereitstellt, und das zweite okkludierende Bauteil einen Kontaktabschnitt der Außenumfangsfläche des Wärme erzeugenden Bauteils bedeckt, der mit dem isolierenden Bauteil und an einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite angeordneten Endflächen des isolierenden Bauteils in Kontakt gebracht wird. Wenn der EHC ferner das zweite okkludierende Bauteil aufweist, wie dies zuvor beschrieben ist, ist es möglich, das Abgas und das kondensierte Wasser mit einer höheren Wahrscheinlichkeit daran zu hindern, in das Innere der Elektrodenkammer einzudringen.
Wenn der EHC gemäß der ersten oder zweiten Erfindung das zweite okkludierende Bauteil aufweist, ist es ferner vorzuziehen, ein Haltebauteil für das kondensierte Wasser vorzusehen, das an einem Abschnitt vorgesehen ist, der an einer unteren Position in dem Gehäuse an einer stromaufwärtigen Seite der Elektrodenkammer zwischen dem Gehäuse und dem Wärme erzeugenden Element positioniert ist und das das kondensierte Wasser hält.
Wenn die Endfläche des isolierenden Bauteils, die an der stromaufwärtigen Seite angeordnet ist, mit dem okkludierenden Bauteil bedeckt ist, dann neigt das kondensierte Wasser, das in dem an der stromaufwärtigen Seite des EHC angeordneten Abgasrohr erzeugt wird, dazu, in der Nähe der Endfläche an der stromaufwärtigen Seite des isolierenden Bauteils an dem unteren Abschnitt in dem Gehäuse zu verbleiben. Wenn das kondensierte Wasser in diesem Abschnitt verbleibt, dann strömt manchmal eine große Menge des kondensierten Wassers auf einmal in den unteren Abschnitt des Wärme erzeugenden Elements, bspw. infolge der Schwingung oder dergleichen. Falls eine große Menge des kondensierten Wassers auf einmal in das Wärme erzeugenden Element strömt, ist zu befürchten, dass ein Problem auftreten kann, bspw. ein solches, dass das Wärme erzeugende Element lokal gekühlt wird und das Wärme erzeugende Element dadurch beschädigt wird.
Wenn das Halteelement für das kondensierte Wasser wie vorstehend beschrieben vorgesehen ist, dann ist es möglich, das kondensierte Wasser davon abzuhalten, in der Nähe der Endfläche an der stromaufwärtigen Seite des isolierenden Bauteils an dem unteren Abschnitt in dem Gehäuse zu verbleiben. Als ein Ergebnis ist es möglich, das Auftreten bspw. eines Schadens oder einer Beschädigung des Wärme erzeugenden Elements zu verhindern, der/die durch das Einströmen des kondensierten Wassers verursacht werden.
Wenn das zweite okkludierende Bauteil in einem EHC gemäß der ersten und zweiten Erfindung vorgesehen ist, ist es zudem vorzuziehen, dass das zweite okkludierende Bauteil einen Abschnitt des Kontaktabschnitts der Außenumfangsfläche des Wärme erzeugenden Elements, der mit dem isolierenden Bauteil in Kontakt zu bringen ist, von dem ein an einer stromaufwärtigen Seite der Elektrodenkammer angeordneter und an einem unteren Abschnitt in dem Gehäuse positionierter Abschnitt ausgenommen ist, einen Abschnitt der Endfläche des isolierenden Bauteils, der an der stromaufwärtigen Seite angeordnet ist, von dem ein an einer unteren Position in dem Gehäuse positionierter Abschnitt ausgenommen ist, und die Endfläche des isolierenden Bauteils, die an der stromabwärtigen Seite angeordnet ist, bedeckt. Dementsprechend kann die Funktion des Haltebauteils für das kondensierte Wasser, wie es zuvor beschrieben ist, durch einen Abschnitt des isolierenden Bauteils erfüllt werden, der sich an der unteren Position in dem Gehäuse an der stromabwärtigen Seite der Elektrodenkammer befindet.
Selbst wenn das isolierende Bauteil zwischen dem Gehäuse und dem Wärme erzeugenden Element vorhanden ist, falls das kondensierte Wasser in das isolierende Bauteil eindringt, wird in einigen Fällen durch das kondensierte Wasser zwischen dem Gehäuse und dem Wärme erzeugenden Element ein Kurzschluss ausgebildet. In Hinsicht auf das zuvor Genannte ist es zudem vorzuziehen, dass der EHC gemäß der ersten bis dritten Erfindung ferner ein Innenrohr aufweist, das zwischen dem Gehäuse und dem Wärme erzeugenden Element vorgesehen ist. Bei dieser Anordnung ist das Innenrohr durch das isolierende Bauteil gestützt, während es das isolierende Bauteil in solche unterteilt, die an einer Gehäuseseite und einer Seite des Wärme erzeugenden Elements angeordnet sind.
Das kondensierte Wasser, das in dem Abgasrohr auftritt, bewegt sich entlang der Innenwandfläche des Gehäuses und das kondensierte Wasser kommt an dem isolierenden Bauteil an. Das kondensierte Wasser dringt an der Seite des Gehäuses in das isolierende Bauteil ein. Wenn das Innenrohr wie vorstehend beschrieben vorgesehen ist, dann kann das kondensierte Wasser, das in das isolierende Bauteil eingedrungen ist, daran gehindert werden, in das Innere des Innenrohrs einzudringen. Daher ist es möglich, jeglichen Kurzschluss zu unterdrücken, der anderenfalls durch das kondensierte Wasser zwischen dem Gehäuse und dem Wärme erzeugenden Element mit dem dazwischen liegenden, isolierenden Bauteil erzeugt würde.
Wirkung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, jeglichen Kurzschluss zu verhindern, der anderenfalls durch das kondensierte Wasser zwischen der Elektrode und dem Gehäuse in einem EHC verursacht würde.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Anordnung eines EHC gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
2 zeigt eine schematische Anordnung eines EHC gemäß einer modifizierten Ausführungsform des ersten Ausführungsbeispiels.
3 zeigt eine schematische Anordnung eines EHC gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
4 zeigt eine schematische Anordnung eines EHC gemäß einer modifizierten Ausführungsform des zweiten Ausführungsbeispiels.
5 zeigt eine schematische Anordnung des EHC gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
6 zeigt eine schematische Anordnung des EHC gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
7 zeigt eine schematische Anordnung des EHC gemäß einer modifizierten Ausführungsform des vierten Ausführungsbeispiels.
8 zeigt eine schematische Anordnung eines EHC gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
ART ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nachstehend wird auf Grundlage der Zeichnungen ein spezifisches Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Beispielsweise ist es nicht beabsichtigt, dass die Größe (Abmessung), das Material, die Form und die relative Anordnung eines jeden bildenden Teils oder Komponente, die in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, den technischen Umfang der Erfindung nur darauf begrenzen, solange dies nicht anders im Besonderen angemerkt ist.
Erstes Ausführungsbeispiel
[Schematische Anordnung des EHC]
1 zeigt eine schematische Anordnung eines elektrisch heizenden Katalysators (EHC) gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Der EHC 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist für ein Abgasrohr einer an einem Fahrzeug getragenen Brennkraftmaschine vorgesehen. Die Brennkraftmaschine kann entweder ein Dieselmotor oder ein Ottomotor sein. Der EHC 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann zudem für ein Fahrzeug verwendet werden, das das mit einem Elektromotor versehene Hybridsystem anwendet.
1A zeigt eine Schnittansicht, in der der EHC 1 in der Vertikalrichtung entlang der Mittelachse A des Abgasrohrs 2 der Brennkraftmaschine geschnitten oder sektioniert ist. Die Form des EHC 1 ist bezüglich der Mittelachse A linear symmetrisch. Daher ist in 1A zum Zwecke der Vereinfachung lediglich ein oberer Teil des EHC 1 gezeigt.
Der EHC 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist mit einem Katalysatorträger 3, einem Gehäuse 4, einer Matte 5, einem Innenrohr 6 und Elektroden 7 versehen. Der Katalysatorträger 3 ist so ausgebildet, dass er eine säulenartige Form hat und der Katalysatorträger 3 ist derart installiert, dass seine Mittelachse koaxial zu der Mittelachse A des Abgasrohrs 2 verläuft. Ein Abgasreinigungskatalysator 15 ist an dem Katalysatorträger 3 getragen. Der Abgasreinigungskatalysator 15 kann bspw. als ein Oxidationskatalysator, ein NOx-Katalysator der Absorptions-Reduktions-Bauart, ein selektiv reduzierender NOx-Katalysator und ein Dreiwegekatalysator ausgeführt werden.
Der Katalysatorträger 3 ist aus einem Material ausgebildet, das sich wie ein elektrischer Widerstand verhält, sodass er Wärme erzeugt, wenn Elektrizität angelegt wird. Als das Material für den Katalysatorträger 3 kann SiC verwendet werden. Der Katalysatorträger 3 hat eine Vielzahl von Durchlässen, die sich in der Richtung des Abgasstroms (d. h., in der Richtung der Mittelachse A) erstrecken und die eine Bienenwabenform bereitstellen, die in einem senkrecht zu der Richtung des Abgasstroms verlaufenden Querschnitt ausgebildet ist. Das Abgas strömt durch die Durchlässe. Die Querschnittsform des Katalysatorträgers 3, die mit Bezug auf die senkrecht zu der Mittelachse A verlaufende Richtung bereitgestellt ist, kann bspw. eine elliptische Form sein. Die Mittelachse A ist die gemeinsame Mittelachse, die dem Abgasrohr 2, dem Katalysatorträger 3, dem Innenrohr 6 und dem Gehäuse 4 gemein ist.
Der Katalysatorträger 3 ist in dem Gehäuse 4 aufgenommen. Eine Elektrodenkammer 9 ist in dem Gehäuse 4 ausgebildet. Einzelheiten der Elektrodenkammer 9 werden später beschrieben. Ein Paar Elektroden 7 (lediglich eine Elektrode ist in 1 gezeigt) sind an dem Katalysatorträger 3 angeschlossen, während sie die Katalysatorkammer 9 durchdringen. Von einer (nicht gezeigten) Batterie wird elektrischer Strom zu der Elektrode 7 zugeführt. Wenn der elektrische Strom zu der Elektrode 7 zugeführt wird, dann wird der elektrische Strom an dem Katalysatorträger 3 angelegt. Wenn der Katalysatorträger 3 die Wärme durch Anlegen des elektrischen Stroms erzeugt, dann wird der an dem Katalysatorträger 3 getragene Abgasreinigungskatalysator 15 erwärmt und dessen Aktivierung wird beschleunigt.
Das Gehäuse 4 ist aus Metall gefertigt. Das Material zum Ausbilden des Gehäuses 4 kann als ein rostfreies Stahlmaterial ausgeführt werden. Das Gehäuse 4 hat einen Aufnahmeabschnitt 4a, der so aufgebaut ist, dass er eine gekrümmte Fläche aufweist, die parallel zu der Mittelachse A verläuft, und dass er konische Abschnitte 4b, 4c aufweist, die den Aufnahmeabschnitt 4a und das Abgasrohr 2 an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des Aufnahmeabschnitts 4a verbinden. Die Querschnittsfläche des Durchlasses des Aufnahmeabschnitts 4a ist größer als die Querschnittsfläche des Durchlasses des Abgasrohrs 2. Der Katalysatorträger 3, die Matte 5 und das Innenrohr 6 sind in dem Inneren des Aufnahmeabschnitts 4a aufgenommen. Jeder der konischen Abschnitte 4b, 4c hat eine solche konische Form, dass die Querschnittsfläche des Durchlasses an Stellen verringert ist, die von dem Aufnahmeabschnitt 4a weiter entfernt sind.
Die Matte 5 ist zwischen der Innenwandfläche des Aufnahmeabschnitts 4a des Gehäuses 4 und der Außenumfangsfläche des Katalysatorträgers 3 zwischengeordnet. Mit anderen Worten ist der Katalysatorträger 3 durch die Matte 5 in dem Gehäuse 4 gestützt. Außerdem ist das Innenrohr 6 in der Matte 5 zwischengeordnet. Mit anderen Worten ist die Matte 5 durch das Innenrohr 6 in einen an der Seite des Gehäuses 4 angeordneten Abschnitt und einen an der Seite des Katalysatorträgers 3 angeordneten Abschnitt geteilt.
Die Matte 5 ist aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet. Eine Keramikfaser, die Aluminiumoxid als Hauptkomponente enthält, kann als das Material zum Ausbilden der Matte 5 verwendet werden. Die Matte 5 ist um die Außenumfangsfläche des Katalysatorträgers 3 und die Außenumfangsfläche des Innenrohrs 6 gewickelt. Infolge der Tatsache, dass die Matte 5 zwischen dem Katalysatorträger 3 und dem Gehäuse 4 zwischengeordnet ist, wird der elektrische Strom daran gehindert, zu dem Gehäuse 4 zu fließen, wenn der elektrische Strom an dem Katalysatorträger 3 angelegt wird.
Das Innenrohr 6 ist aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet. Als das Material zum Ausbilden des Innenrohrs 6 kann Aluminiumoxid verwendet werden. Das Innenrohr 6 ist so ausgebildet, dass es eine rohrartige Form um die Mitte der Mittelachse A hat. Wie dies in 1 gezeigt ist, ist die Länge des Innenrohrs 6, die in Richtung der Mittelachse A verläuft, länger als jene der Matte 5. Daher ragen die Endabschnitte des Innenrohrs 6, die an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite angeordnet sind, von den Endflächen der Matte 5 vor, die an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite angeordnet sind.
1B zeigt die Anordnung der in dem Gehäuse 4 ausgebildeten Elektrodenkammer 9. 1B zeigt die Anordnung der Elektrodenkammer 9 gesehen von einer Stelle über dem Gehäuse 4 oder oberhalb des Gehäuses 4. Wie dies in 1A gezeigt ist, sind Durchgangslöcher 4d, 6a durch das Gehäuse 4 und das Innenrohr 6 gebohrt, um der Elektrode 7 zu ermöglichen, diese zu durchdringen. Wie dies in 1A und 1B gezeigt ist, ist in der Matte 5 ein Raum ausgebildet, um der Elektrode 7 zu ermöglichen, diese zu durchdringen. Auf diese Weise ist die Elektrodenkammer 9 gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch den Raum ausgebildet, der sich zwischen der Innenwandfläche des Gehäuses 4 und der Außenumfangsfläche des Katalysatorträgers 3 befindet, und der die durch die Matte 5 ausgebildete Seitenwandfläche hat.
Ein Stützelement 8, das die Elektrode 7 stützt, ist in dem durch das Gehäuse 4 gebohrten Durchgangsloch 4d vorgesehen (d. h. an dem oberen Abschnitt der Elektrodenkammer 9). Das Stützelement 8 ist aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet und das Stützelement 8 ist ohne jeglichen Spalt zwischen dem Gehäuse 4 und der Elektrode 7 vorgesehen.
In diesem Ausführungsbeispiel sind, wie dies in 1A und 1B gezeigt ist, der Abschnitt der Außenumfangsfläche des Katalysatorträgers 3 zum Ausbilden der Wandfläche der Elektrodenkammer 9 und der Abschnitt der Matte 5 zum Ausbilden der Seitenwandfläche der Elektrodenkammer 9 mit einem okkludierenden Bauteil 10 bedeckt. Das okkludierende Bauteil 10 ist aus einem äußerst luftdichten, isolierenden Material ausgebildet, das eine Luftdichtigkeit aufweist, die höher als jene des Materials zum Ausbilden des Katalysatorträgers 3 und des Materials zum Ausbilden der Matte 5 ist und das eine Isolierung gegen den elektrischen Strom bereitstellt.
Es ist erforderlich, dass das äußerst luftdichte, isolierende Material zum Ausbilden des okkludierenden Bauteils 10 den Wärmewiderstand haben sollte. Das äußerst luftdichte, isolierende Material kann bspw. durch ein Schwarzkörperbeschichtungsmaterial(-mittel) und ein Glasbeschichtungsmaterial(-mittel) ausgeführt werden. Das okkludierende Bauteil 10 kann zudem so ausgebildet sein, dass ein Email oder eine Glasur, die für Steinzeug oder dergleichen verwendet werden, auf den Abschnitt der Außenumfangsfläche des Katalysatorträgers 3 aufgebracht wird, um die Wandfläche der Elektrodenkammer 9 gefolgt von einem Sintervorgang auszubilden.
In diesem Ausführungsbeispiel entspricht der Katalysatorträger 3 dem Wärme erzeugenden Element gemäß der vorliegenden Erfindung. Jedoch ist das Wärme erzeugende Element gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf den Träger zum Tragen des Katalysators beschränkt. Beispielsweise kann das Wärme erzeugende Element ein an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators installiertes Strukturbauteil sein. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht das Gehäuse 4 dem Gehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung und die Matte 5 entspricht dem isolierenden Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung.
[Funktion und Wirkung des Aufbaus des EHC gemäß diesem Ausführungsbeispiel]
In 1A zeigen die Pfeile den Strom des Abgases und des kondensierten Wassers. Das Abgas, das durch das Abgasrohr 2 strömt, dringt in die Matte 5 und den Katalysatorträger 3 ein. Falls das Abgas die Außenumfangswand des Katalysatorträgers 3 oder der Matte 5 durchdringt und das Abgas in das Innere der Elektrodenkammer 9 eindringt, dann wird die in dem Abgas enthaltene Feuchtigkeit kondensiert und somit tritt das kondensierte Wasser in einigen Fällen in der Elektrodenkammer auf. Wenn das kondensierte Wasser in dem Abgasrohr 2 auftritt und das kondensierte Wasser in die Matte 5 oder den Katalysatorträger 3 eindringt, dann dringt das kondensierte Wasser (oder der durch Verdampfen des kondensierten Wassers erzeugte Dampf), das diesen durchdringt hat, in einigen Fällen in das Innere der Elektrodenkammer 9 ein. Falls das kondensierte Wasser in das Innere der Elektrodenkammer 9 eindringt oder das kondensierte Wasser an der Innenseite der Elektrodenkammer 9 auftritt, dann ist zu befürchten, dass der Isolationswiderstand zwischen der Elektrode 7 und dem Gehäuse 4 in der Elektrodenkammer 9 durch das kondensierte Wasser oder den durch Verdampfen des kondensierten Wassers erzeugten Dampf stark gesenkt werden kann.
Im Hinblick auf das zuvor Genannte ist in diesem Ausführungsbeispiel die Elektrodenkammer 9 durch das okkludierende Bauteil 10, das die hohe Luftdichtigkeit aufweist, okkludiert (geschlossen oder blockiert). Dementsprechend können das Abgas und das kondensierte Wasser, die die Matte 5 oder den Katalysatorträger 3 durchdrungen haben, daran gehindert werden, in das Innere der Elektrodenkammer 9 einzudringen. Daher kann die Abnahme des Isolierungswiderstands zwischen der Elektrode und dem Gehäuse 4 unterdrückt werden, die andernfalls durch das kondensierte Wasser hervorgerufen würde.
Falls die Endflächen der Matte 5, die an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite angeordnet sind, mit dem die hohe Luftdichtigkeit aufweisenden okkludierenden Bauteil bedeckt sind, ist es zudem möglich, zu verhindern, dass das Abgas und das kondensierte Wasser in die Matte 5 eindringen. Jedoch ist es in diesem Fall schwierig, das Eindringen des Abgases und des kondensierten Wassers in den Katalysatorträger 3 zu unterdrücken. Daher ist zu befürchten, dass das Abgas oder das kondensierte Wasser von der Seite des Katalysatorträgers 3 in das Innere der Elektrodenkammer 9 eindringen. Falls ferner die Endflächen der Matte 5, die an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite angeordnet sind, mit dem okkludierenden Bauteil bedeckt sind, dann ist das okkludierende Bauteil dem durch das Abgasrohr 2 strömenden Abgas direkt ausgesetzt. Verglichen mit diesem Fall ist das okkludierende Bauteil 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel dem Abgas kaum ausgesetzt. Daher ist es möglich, die Verschlechterung des okkludierenden Bauteils 10 zu unterdrücken.
Wenn die Elektrodenkammer 9 wie in diesem Ausführungsbeispiel um die Elektrode 7 herum ausgebildet ist, dann ist eine Flächenabmessung der Wandfläche der Elektrodenkammer 9 kleiner als die Flächenabmessungen der Endflächen der Matte 5, die an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite angeordnet sind. Daher ist es möglich, die Menge des okkludierenden Bauteils zu verringern, das zu verwenden ist, wenn die Wandfläche der Elektrodenkammer 9 bedeckt wird, und zwar verglichen mit dem Fall, in dem die Endflächen der Matte 5, die an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite angeordnet sind, bedeckt werden.
Das kondensierte Wasser, das in dem Abgasrohr 2 erzeugt wird, strömt entlang der Innenwandflächen des Abgasrohrs 2 und des Gehäuses 4 und das kondensierte Wasser kommt an der Matte 5 an. Daher neigt das kondensierte Wasser dazu, in jeden Zwischenraum oder jeden Abschnitt der Matte 5 zwischen der Innenumfangsfläche des Aufnahmeabschnitts 4a des Gehäuses 4 und der Außenumfangsfläche des Innenrohrs 6 einzudringen. In diesem Ausführungsbeispiel wird durch das Innenrohr 6 verhindert, dass das kondensierte Wasser, das in das Zwischenstück oder den Abschnitt eingedrungen ist, die Innenseite von dem Innenrohr 6 betritt (in der zu der Mittelachse A gerichteten Richtung). Als ein Ergebnis kann jeglicher Kurzschluss zwischen dem Gehäuse 4 und dem Katalysatorträger 3 mit der dazwischen liegenden Matte 5 unterdrückt werden, der anderenfalls durch das kondensierte Wasser hervorgerufen würde.
Ferner ragen in diesem Ausführungsbeispiel die Endabschnitte des Innenrohrs 6, die an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite angeordnet sind, von den Endflächen des Materials 5, die an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite angeordnet sind, vor. Dementsprechend wird verhindert, dass das kondensierte Wasser, das entlang der Innenwandflächen des Abgasrohrs 2 und des Gehäuses 4 strömt und das an der an der stromaufwärtigen Seite oder der stromabwärtigen Seite angeordneten Endfläche der Matte 5 anhaftet, die Innenseite von dem Innenrohr 6 betritt. Daher kann jeglicher Kurzschluss, der andernfalls durch das kondensierte Wasser hervorgerufen würde, zwischen dem Gehäuse 4 und dem Katalysatorträger 3 mit der dazwischen liegenden Matte 5 mit einer höheren Wahrscheinlichkeit unterdrückt werden.
[Modifizierte Ausführungsform]
2 zeigt eine schematische Anordnung eines EHC gemäß einer modifizierten Ausführungsform dieses Ausführungsbeispiels. 2 zeigt einen Aufbau einer Elektrodenkammer 9 gesehen von einer Stelle über oder oberhalb des Gehäuses 4. Wie dies in 2 gezeigt ist, ist in dieser modifizierten Ausführungsform die Matte 5 in einen stromaufwärtigen Seitenabschnitt 5a und einen stromabwärtigen Seitenabschnitt 5b in dem Gehäuse 4 aufgeteilt. Bei dieser Anordnung ist die Elektrodenkammer 9 über den gesamten Umfang der Außenumfangsfläche des Katalysatorträgers 3 zwischen dem stromaufwärtigen Abschnitt 5a und dem stromabwärtigen Abschnitt 5b der Matte 5 ausgebildet.
Auch bei dieser modifizierten Ausführungsform ist die Wandfläche der Elektrodenkammer 9 mit dem okkludierenden Bauteil 10 bedeckt. Mit anderen Worten bedeckt das okkludierende Bauteil 10 den Abschnitt der Außenumfangsfläche des Katalysatorträgers 3 zum Ausbilden der Bodenfläche der Elektrodenkammer 9 und die Endfläche an der stromabwärtigen Seite des stromaufwärtigen Abschnitts 5a der Matte 5 und die Endfläche an der stromaufwärtigen Seite des stromabwärtigen Abschnitts 5b der Matte 5 zum Ausbilden der Seitenflächen der Elektrodenkammer 9. Selbst wenn die Matte 5 in den stromaufwärtigen Abschnitt 5a und den stromabwärtigen Abschnitt 5b aufgeteilt ist, ist es dementsprechend möglich, die Elektrodenkammer in der gleichen Weise wie bei der in 1 gezeigten Anordnung zu okkludieren. Daher kann verhindert werden, dass das Abgas und das kondensierte Wasser, die die Matte 5 oder den Katalysator 3 durchdrungen haben, in das Innere der Elektrodenkammer 9 eindringen.
Zweites Ausführungsbeispiel
[Schematische Anordnung des EHC]
3 zeigt eine schematische Anordnung des EHC gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Wie in 3 gezeigt ist, sind in diesem Ausführungsbeispiel die gesamte Außenumfangsfläche des Katalysatorträgers 3 und die Endflächen der Matte 5, die an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite angeordnet sind, zusätzlich zu der Wandfläche der Elektrodenkammer 9 mit einem okkludierenden Bauteil 11 bedeckt. Das okkludierende Bauteil 9 ist aus einem äußerst luftdichten, isolierenden Material ausgebildet, das eine Luftdichtigkeit aufweist, die höher als jene des Materials zum Ausbilden des Katalysatorträgers 3 und des Materials zum Ausbilden der Matte 5 ist und die eine Isolierung gegen elektrischen Strom bereitstellt, und zwar in der gleichen Weise wie das okkludierende Bauteil 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Der sich von dem zuvor genannten unterscheidende Aufbau ist der gleiche wie der Aufbau des EHC gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel oder äquivalent dazu.
In diesem Ausführungsbeispiel entspricht der Abschnitt des okkludierenden Bauteils 11, der die Wandfläche der Elektrodenkammer 9 bedeckt, dem ersten okkludierenden Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung. Ferner entsprechen der Abschnitt des okkludierenden Bauteils 11, der den Kontaktabschnitt der Außenumfangsfläche des Katalysatorträgers 3 bedeckt, der mit der Matte 5 in Kontakt zu bringen ist, und die Abschnitte des okkludierenden Bauteils 11, die die Endflächen der Matte 5 bedecken, die an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite angeordnet sind, dem zweiten okkludierenden Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung.
[Funktion und Wirkung des Aufbaus des EHC gemäß diesem Ausführungsbeispiel]
In 3 geben die Pfeile die Strömungen des Abgases und des kondensierten Wassers an. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, das Eindringen des Abgases und des kondensierten Wassers von der Matte 5 und dem Katalysatorträger 3 in die Elektrodenkammer 9 zu unterdrücken, und es ist zudem möglich, das Eindringen des Abgases und des kondensierten Wassers in die Matte 5 zu unterdrücken. Daher können das Abgas und das kondensierte Wasser mit einer höheren Wahrscheinlichkeit daran gehindert werden, in das Innere der Elektrodenkammer 9 einzudringen.
[Modifizierte Ausführungsform]
4 zeigt eine schematische Anordnung des EHC gemäß einer modifizierten Ausführungsform dieses Ausführungsbeispiels. Das kondensierte Wasser, das in dem an der stromaufwärtigen Seite des EHC 1 angeordneten Abgasrohr 2 erzeugt wird, neigt dazu, in den unteren Abschnitt in dem Gehäuse 4 des EHC 1 zu strömen. Wenn in diesem Zusammenhang die Endfläche des Materials 5, die an der stromaufwärtigen Seite angeordnet ist, mit dem okkludierenden Bauteil 11 bedeckt ist, wie dies in 3 gezeigt ist, dringt das kondensierte Wasser leicht in das Innere der Matte 5 ein. Daher neigt das kondensierte Wasser dazu, in der Nähe der Endfläche der Matte 5 an der stromaufwärtigen Seite an dem unteren Abschnitt in dem Gehäuse 4 zu verbleiben. Falls das kondensierte Wasser an diesem Abschnitt verbleibt, strömt manchmal eine große Menge des kondensierten Wassers in Übereinstimmung bspw. mit der Schwingung auf einmal in den unteren Abschnitt des Katalysatorträgers 3. Falls eine große Menge des kondensierten Wassers auf einmal in den Katalysatorträger 3 strömt, ist zu befürchten, dass ein Problem auftreten kann, bspw. in der Form, dass der Katalysatorträger 3 lokal gekühlt wird und somit der Katalysatorträger 3 beschädigt wird oder bricht.
Im Hinblick auf das zuvor Erwähnte bedeckt das okkludierende Bauteil 11 in dieser modifizierten Ausführungsform, wie dies in 4 gezeigt ist, den Abschnitt der Außenumfangsfläche des Katalysatorträgers 3, der an der stromaufwärtigen Seite der Elektrodenkammer 9 angeordnet ist und der sich an der unteren Stelle in dem Gehäuse 4 befindet, und den Abschnitt der Endfläche an der stromaufwärtigen Seite der Matte 5, der sich an der unteren Stelle in dem Gehäuse 4 befindet, nicht. Mit anderen Worten bedeckt das okkludierende Bauteil 11 in dieser modifizierten Ausführungsform die Wandfläche der Elektrodenkammer 9, den Abschnitt des Kontaktabschnitts der Außenumfangsfläche des Katalysatorträgers 3, der mit der Matte in Kontakt zu bringen ist, von dem der Abschnitt ausgenommen ist, der an der stromaufwärtigen Seite der Elektrodenkammer 9 angeordnet ist und der sich an der unteren Stelle in dem Gehäuse 4 befindet, den Anschnitt der Endfläche der Matte 5, der an der stromaufwärtigen Seite angeordnet ist, von dem der sich an der unteren Stelle in dem Gehäuse 4 befindliche Abschnitt ausgenommen ist, und die an der stromabwärtigen Seite angeordnete Endfläche der Matte 5.
Dementsprechend betritt das kondensierte Wasser, das in dem an der stromaufwärtigen Seite des EHC 1 angeordneten Abgasrohr 2 erzeugt wird und das in den unteren Abschnitt des Gehäuses 4 strömt, das Innere der Matte 5 einfach von dem unteren Abschnitt der an der stromaufwärtigen Seite angeordneten Endfläche der Matte 5. Daher kann das kondensierte Wasser durch die Matte 5 absorbiert und gehalten werden. Daher wird verhindert, dass das kondensierte Wasser in der Nähe der an der stromaufwärtigen Seite angeordneten Endfläche der Matte 5 an dem unteren Abschnitt in dem Gehäuse 4 verbleibt. Als ein Ergebnis ist es möglich, zu verhindern, dass eine große Menge des kondensierten Wassers auf einmal in den Katalysatorträger 3 hineinströmt.
Zudem ist in dieser modifizierten Ausführungsform die Wandfläche der Elektrodenkammer 9 mit dem okkludierenden Bauteil 11 bedeckt. Daher wird verhindert, dass das durch die Matte 5 absorbierte, kondensierte Wasser in das Innere der Elektrodenkammer 9 eindringt.
Bei dieser modifizierten Ausführungsform ist es zudem zulässig, dass ein absorbierendes Bauteil für kondensiertes Wasser, das sich von der Matte 5 unterscheidet, an dem Abschnitt vorgesehen ist, der sich an der unteren Stelle an der stromaufwärtigen Seite der Elektrodenkammer 9 in dem Gehäuse 4 befindet.
Drittes Ausführungsbeispiel
[Schematische Anordnung des EHC]
5 zeigt eine schematische Anordnung des EHC gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Wie dies in 5 gezeigt ist, ist das Innere der Elektrodenkammer 9 mit einem okkludierenden Bauteil 12 gefüllt. Das okkludierende Bauteil 11 ist aus einem äußerst luftdichten, isolierenden Material ausgebildet, das eine Luftdichtigkeit hat, die höher als jene des Materials zum Ausbilden des Katalysatorträgers 3 und des Materials zum Ausbilden der Matte 5 ist und die eine Isolierung gegen den elektrischen Strom bereitstellt, und zwar in der gleichen Art, wie das okkludierende Bauteil 11 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Der sich von dem zuvor Erwähnten unterscheidende Aufbau ist der gleiche wie der Aufbau des EHC gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel oder äquivalent dazu.
[Funktion und Wirkung des Aufbaus des EHC gemäß diesem Ausführungsbeispiel]
In 5 zeigen die Pfeile die Ströme des Abgases und des kondensierten Wassers an. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist die Elektrodenkammer 9 durch das okkludierende Bauteil 12 okkludiert, das die hohe Luftdichtigkeit aufweist. Dementsprechend kann verhindert werden, dass das Abgas und das kondensierte Wasser, die die Matte 5 oder den Katalysatorträger 3 durchdrungen haben, in das Innere der Elektrodenkammer 9 eindringen. Daher kann die Abnahme des Isolationswiderstands zwischen der Elektrode 7 und dem Gehäuse 4 verhindert werden, die andernfalls durch das kondensierte Wasser hervorgerufen würde. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist das okkludierende Bauteil 12 dem Abgas kaum ausgesetzt. Daher ist es möglich, die Verschlechterung des okkludierenden Bauteils 12 zu unterdrücken.
Wenn die Elektrodenkammer 9 durch Abdecken der Wandfläche der Elektrodenkammer 9 mit dem okkludierenden Bauteil wie in dem ersten Ausführungsbeispiel okkludiert ist, ist es erforderlich, dass das okkludierende Bauteil mit höchster Genauigkeit auf die Wandfläche aufgebracht werden sollte. Im Gegensatz dazu kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Elektrodenkammer 9 okkludiert werden, indem das Innere der Elektrodenkammer 9 mit dem okkludierenden Bauteil 12 gefüllt wird. Daher kann die Elektrodenkammer 9 noch einfacher okkludiert werden.
Viertes Ausführungsbeispiel
[Schematische Anordnung des EHC]
6 zeigt eine schematische Anordnung des EHC gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Wie dies in 6 gezeigt ist, ist in diesem Ausführungsbeispiel das Innere der Elektrodenkammer 9 mit einem okkludierenden Bauteil 13 gefüllt und die gesamte Außenumfangsfläche des Katalysatorträgers 3 und die an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite angeordneten Endflächen des Materials 5 sind mit dem okkludierenden Bauteil 13 bedeckt. Das okkludierende Bauteil 13 ist aus einem äußerst luftdichten, isolierenden Material ausgebildet, das eine Luftdichtigkeit aufweist, die höher als jene des Materials zum Ausbilden des Katalysatorträgers 3 und des Materials zum Ausbilden der Matte 5 ist und das eine Isolierung gegen den elektrischen Strom bereitstellt, und zwar in der gleichen Art wie das okkludierende Bauteil 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Der sich von dem oben genannten unterscheidende Aufbau ist der gleiche wie der Aufbau des EHC gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel oder äquivalent dazu.
In diesem Ausführungsbeispiel entspricht der Abschnitt des okkludierenden Bauteils 13, mit dem das Innere der Elektrodenkammer 9 gefüllt ist, dem ersten okkludierenden Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung. Ferner entsprechen der Abschnitt des okkludierenden Bauteils 13, der den Kontaktabschnitt der Außenumfangsfläche des Katalysators 3 bedeckt, der mit der Matte 5 in Kontakt zu bringen ist, und die Abschnitte des okkludierenden Bauteils 13, die die an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite angeordneten Endflächen der Matte 5 bedecken, dem zweiten okkludierenden Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung.
[Funktion und Wirkung des Aufbaus des EHC gemäß diesem Ausführungsbeispiel]
In 6 geben Pfeile die Ströme des Abgases und des kondensierten Wassers an. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es in der gleichen Art wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel möglich, das Eindringen des Abgases und des kondensierten Wassers in die Elektrodenkammer 9 von der Matte 5 und dem Katalysatorträger 3 zu unterdrücken, und es ist zudem möglich, das Eindringen des Abgases und des kondensierten Wassers in die Matte 5 zu unterdrücken. Daher kann mit einer höheren Wahrscheinlichkeit verhindert werden, dass das Abgas und das kondensierte Wasser in das Innere der Elektrodenkammer 9 eindringen.
[Modifizierte Ausführungsform]
7 zeigt eine schematische Anordnung des EHC gemäß einer modifizierten Ausführungsform dieses Ausführungsbeispiels. In dem Fall des in 6 gezeigten Aufbaus des EHC ist die an der stromaufwärtigen Seite angeordnete Endfläche der Matte 5 in der gleichen Art wie bei dem in 3 gezeigten Aufbau des EHC ebenso mit dem okkludierenden Bauteil bedeckt. Daher neigt das kondensierte Wasser dazu, in der Nähe der an der stromaufwärtigen Seite angeordneten Endfläche der Matte 5 an der unteren Stelle in dem Gehäuse 4 zu verbleiben.
In Hinblick auf das zuvor Genannte bedeckt das okkludierende Bauteil 13 in dieser modifizierten Ausführungsform, wie in 7 gezeigt ist, nicht den Abschnitt der Außenumfangsfläche des Katalysatorträgers 3, der an der stromaufwärtigen Seite der Elektrodenkammer 9 angeordnet ist und der sich an der unteren Stelle in dem Gehäuse 4 befindet, und nicht den Abschnitt der an der stromaufwärtigen Seite angeordneten Endfläche der Matte 5, der sich an der unteren Stelle in dem Gehäuse 4 befindet. Mit anderen Worten ist in dieser modifizierten Ausführungsform das Innere der Elektrodenkammer 9 mit dem okkludierenden Bauteil 14 gefüllt und das okkludierende Bauteil 14 bedeckt den Abschnitt des Kontaktabschnitts der Außenumfangsfläche des Katalysatorträgers 3, der mit der Matte 5 in Kontakt zu bringen ist, von dem der Abschnitt ausgenommen ist, der an der stromaufwärtigen Seite der Elektrodenkammer 9 angeordnet ist und der sich an der unteren Stelle in dem Gehäuse 4 befindet, den Abschnitt der an der stromaufwärtigen Seite angeordneten Endfläche der Matte 5, von dem der sich an der unteren Stelle in dem Gehäuse 4 befindlicher Abschnitt ausgenommen ist, und die an der stromabwärtigen Seite angeordnete Endfläche der Matte 5.
Dementsprechend betritt das kondensierte Wasser, das in dem an der stromaufwärtigen Seite des EHC 1 angeordneten Abgasrohr 2 erzeugt wird und das in den unteren Abschnitt des Gehäuses 4 strömt, das Innere der Matte 5 einfach von dem unteren Abschnitt der an der stromaufwärtigen Seite angeordneten Endfläche der Matte 5 in der gleichen Art wie bei der modifizierten Ausführungsform des zweiten Ausführungsbeispiels. Daher kann das kondensierte Wasser durch die Matte 5 absorbiert und zurückgehalten werden. Daher wird verhindert, dass das kondensierte Wasser in der Nähe der an der stromaufwärtigen Seite angeordneten Endfläche der Matte 5 an dem unteren Abschnitt in dem Gehäuse 4 verbleibt. Als ein Ergebnis ist es möglich, zu verhindern, dass eine große Menge des kondensierten Wassers auf einmal in den Katalysatorträger 3 strömt.
Auch in dieser modifizierten Ausführungsform ist das Innere der Elektrodenkammer 9 mit dem okkludierenden Bauteil 14 gefüllt. Daher wird verhindert, dass das durch die Matte 5 absorbierte kondensierte Wasser in das Innere der Elektrodenkammer 9 eindringt.
Auch bei dieser modifizierten Ausführungsform ist es ebenso zulässig, dass das kondensierte Wasser absorbierende Element, das sich von der Matte 5 unterscheidet, an dem unteren Abschnitt vorgesehen ist, der an der stromaufwärtigen Seite der Elektrodenkammer 9 in dem Gehäuse 4 angeordnet ist.
Fünftes Ausführungsbeispiel
[Schematische Anordnung des EHC]
8 zeigt eine schematische Anordnung des EHC gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Wie dies in 8 gezeigt ist, sind in diesem Ausführungsbeispiel die gesamte Außenumfangsfläche des Katalysatorträgers 3 und die an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite angeordneten Endflächen der Matte 5 mit einem okkludierenden Bauteil 14 bedeckt. Das okkludierende Bauteil 14 ist aus einem äußerst luftdichten, isolierenden Material ausgebildet, das eine Luftdichtigkeit hat, die höher als jene des Materials zum Ausbilden des Katalysatorträgers 3 und des Materials zum Ausbilden der Matte 5 ist und das eine Isolierung gegen den elektrischen Strom bereitstellt, und zwar auf die gleiche Art wie das okkludierende Bauteil 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Der sich von dem oben Erwähnten unterscheidende Aufbau ist gleich wie der Aufbau des EHC gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel oder äquivalent dazu.
[Funktion und Wirkung des Aufbaus des EHC gemäß diesem Ausführungsbeispiel]
In 8 geben die Pfeile die Strömungen des Abgases und des kondensierten Wassers an. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, das Eindringen des Abgases und des kondensierten Wassers von dem Katalysatorträger 3 in die Elektrodenkammer 9 zu verhindern. Ferner ist es möglich, das Eindringen des Abgases und des kondensierten Wassers in die Matte 5 zu verhindern. Daher ist es möglich, das Eindringen des Abgases und des kondensierten Wassers in die Elektrodenkammer 9 zu verhindern.
BESCHREIBUNG DER BEZUGSZEICHEN UND SYMBOLE

1: elektrisch heizender Katalysator (EHC), 3: Katalysatorträger, 4: Gehäuse, 5: Matte, 6: Innenrohr, 7: Elektrode, 9: Elektrodenkammer, 10, 11, 12, 13, 14: okkludierendes Bauteil.

Claims

Elektrisch heizender Katalysator mit: einem Wärme erzeugenden Element, das Wärme durch Anlegen von Elektrizität erzeugt und das durch Erzeugen der Wärme einen Katalysator heizt; einem Gehäuse, das das Wärme erzeugende Element aufnimmt; einem isolierendes Bauteil, das zwischen dem Wärme erzeugenden Element und dem das Wärme erzeugende Element stützenden Gehäuse vorgesehen ist und das eine Isolierung gegen den elektrischen Strom bereitstellt; einer Elektrode, die an dem Wärme erzeugenden Element angeschlossen ist, während sie eine Elektrodenkammer durchdringt, und die den elektrischen Strom zu dem Wärme erzeugenden Element zuführt, wobei die Elektrodenkammer ein Raum ist, der zwischen einer Innenwandfläche des Gehäuses und einer Außenumfangsfläche des Wärme erzeugenden Elements positioniert ist, und wobei die Elektrodenkammer eine Seitenwandfläche hat, die durch das isolierende Bauteil ausgebildet ist; und einem okkludierenden Bauteil, das aus einem solchen äußerst luftdichten, isolierenden Material ausgebildet ist, dass das äußerst luftdichte, isolierende Material eine Luftdichtigkeit aufweist, die höher als jene des Wärme erzeugenden Elements und des isolierenden Bauteils ist, und wobei das äußerst luftdichte, isolierende Material eine Isolierung gegen den elektrischen Strom bereitstellt und einen Abschnitt der Außenumfangsfläche des Wärme erzeugenden Elements zum Ausbilden einer Wandfläche der Elektrodenkammer und einen Abschnitt des isolierenden Bauteils zum Ausbilden der Seitenwandfläche der Elektrodenkammer bedeckt.
Elektrisch heizender Katalysator mit: einem Wärme erzeugenden Element, das Wärme durch Anlegen von elektrischem Strom erzeugt und das einen Katalysator durch Erzeugen der Wärme heizt; einem Gehäuse, das das Wärme erzeugende Element aufnimmt; einem isolierenden Bauteil, das zwischen dem Wärme erzeugenden Element und dem das Wärme erzeugende Element stützenden Gehäuse vorgesehen ist und das eine Isolatierung gegen den elektrischen Strom bereitstellt; einer Elektrode, die an dem Wärme erzeugenden Element angeschlossen ist, während sie eine Elektrodenkammer durchdringt, und die den elektrischen Strom zu dem Wärme erzeugenden Element zuführt, wobei die Elektrodenkammer ein Raum ist, der zwischen einer Innenwandfläche des Gehäuses und einer Außenumfangsfläche des Wärme erzeugenden Elements positioniert ist, und wobei die Elektrodenkammer eine Seitenwandfläche hat, die durch das isolierende Bauteil ausgebildete ist; und einem okkludierenden Bauteil, das aus einem solchen äußerst luftdichten, isolierenden Material ausgebildet ist, dass das äußerst luftdichte, isolierende Material eine Luftdichtigkeit hat, die höher als jene des Wärme erzeugenden Elements und des isolierenden Bauteils ist, und wobei das äußerst luftdichte, isolierende Material eine Isolierung gegen den elektrischen Strom bereitstellt und die Elektrodenkammer damit gefüllt ist.
Elektrisch heizender Katalysator mit: einem Wärme erzeugenden Element, das Wärme durch Anlegen von elektrischem Strom erzeugt, und das einen Katalysator durch Erzeugen der Wärme heizt; einem Gehäuse, das das Wärme erzeugende Element aufnimmt; einem isolierenden Bauteil, das zwischen dem Wärme erzeugenden Element und dem das Wärme erzeugende Element stützenden Gehäuse vorgesehen ist und das eine Isolierung gegen den elektrischen Strom bereitstellt; einer Elektrode, die an dem Wärme erzeugenden Element angeschlossen ist, während sie eine Elektrodenkammer durchdringt, und die den elektrischen Strom zu dem Wärme erzeugenden Element zuführt, wobei die Elektrodenkammer ein Raum ist, der zwischen einer Innenwandfläche des Gehäuses und einer Außenumfangsfläche des Wärme erzeugenden Elements positioniert ist, und wobei die Elektrodenkammer eine Seitenwandfläche hat, die durch das isolierende Bauteil ausgebildet ist; und einem okkludierenden Bauteil, das aus einem solchen äußerst luftdichten, isolierenden Material ausgebildet ist, dass das äußerst luftdichte, isolierende Material eine Luftdichtigkeit hat, die höher als jene des Wärme erzeugenden Elements und des isolierenden Bauteils ist, und wobei das äußerst luftdichte, isolierende Material eine Isolierung gegen elektrischen Strom bereitstellt und die Außenumfangsfläche des Wärme erzeugenden Elements und Endflächen des isolierenden Bauteils, die an einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite angeordnet sind, bedeckt.
Elektrisch heizender Katalysator gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das okkludierende Bauteil als ein erstes okkludierendes Bauteil vorgesehen ist und der elektrisch heizende Katalysator ferner ein zweites okkludierendes Bauteil aufweist, das aus einem solchen äußerst luftdichten, isolierenden Material ausgebildet ist, dass das äußerst luftdichte, isolierende Material eine Luftdichtigkeit aufweist, die höher als jene des Wärme erzeugenden Elements und des isolierenden Bauteils ist, und das äußerst luftdichte, isolierende Material eine Isolierung gegen elektrischen Strom bereitstellt, und das einen Kontaktabschnitt der Außenumfangsfläche des Wärme erzeugenden Bauteils bedeckt, der mit dem isolierenden Bauteil und an einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite angeordneten Endflächen des isolierenden Bauteils in Kontakt zu bringen ist.
Elektrisch heizender Katalysator gemäß Anspruch 4, ferner mit einem Haltebauteil für das kondensierte Wasser, das an einem Abschnitt vorgesehen ist, der an einer unteren Position in dem Gehäuse an einer stromaufwärtigen Seite der Elektrodenkammer zwischen dem Gehäuse und dem Wärme erzeugenden Element positioniert ist und das das kondensierte Wasser hält.
Elektrisch heizender Katalysator gemäß Anspruch 4, wobei das zweite okkludierende Bauteil einen Abschnitt des Kontaktabschnitts der Außenumfangsfläche des Wärme erzeugenden Elements, der mit dem isolierenden Bauteil in Kontakt zu bringen ist, von dem ein an einer stromaufwärtigen Seite der Elektrodenkammer angeordneter und an einem unteren Abschnitt in dem Gehäuse positionierter Abschnitt ausgenommen ist, einen Abschnitt der Endfläche des isolierenden Bauteils, der an der stromaufwärtigen Seite angeordnet ist, von dem ein an einer unteren Position in dem Gehäuse positionierter Abschnitt ausgenommen ist, und die Endfläche des isolierenden Bauteils, die an der stromabwärtigen Seite angeordnet ist, bedeckt.
Elektrisch heizender Katalysator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit einem Innenrohr, das zwischen dem Gehäuse und dem Wärme erzeugenden Element vorgesehen ist und das durch das isolierende Bauteil gestützt ist, während es das isolierende Bauteil in solche unterteilt, die an einer Gehäuseseite und einer Seite des Wärme erzeugenden Elements angeordnet sind.